[发明专利]一种基于平锻机的多向顶锻坯设计方法

权利要求书

1.一种基于平锻机的多向顶锻坯设计方法，其特征在于，利用平锻机具备两个相互垂直的锻造方向：主锻造方向水平，次锻造方向竖直，选取直径介于哑铃形坯料头部直径与杆部直径之间的棒料，在平锻机第一工步中，先利用次锻造方向压扁棒料中部，再利用主锻造方向镦粗棒料的一端，在第二工步中，先利用次锻造方向再次压扁棒料中部，再利用主锻造方向镦粗棒料的另一端；

因锻造方向不同，棒料端部与中部的变形不关联，分别选取变形量；

设计顶锻坯料时的操作步骤如下：

步骤一：将哑铃形坯料尺寸转化至顶锻坯上，包括坯料总长度、各部分长度，以及坯料头部直径及杆部厚度；

步骤二：根据棒料顶锻时端部镦粗变形量及坯料头部直径，计算顶锻用棒料直径及初步计算顶锻棒料长度；

步骤三：将顶锻坯杆部截面设计为椭圆形，其中短半轴尺寸由哑铃形坯料杆部直径决定，长半轴尺寸由截面积决定；

步骤四：棒料长度修定

由于压扁部分延长的体积进入头部镦粗，对棒料长度进行减小修定，根据步骤三中所获得的杆部截面面积计算获得；

步骤一：给出基于模锻变形量设计的原哑铃形坯料的尺寸参数，其中D₀是头部直径，D₁是杆部直径，L₀是坯料总长，L₁是杆部长度；基于哑铃形坯料尺寸，保证模锻变形量不变，设定顶锻坯尺寸参数，其中D₀、L₀、L₁与哑铃形坯料的尺寸一致，L₃为顶锻坯中间杆部厚度，L₃=D₁；

步骤二：顶锻用棒料直径d₀及棒料长度预算值l₀ʹ

设定顶锻头部镦粗的变形量为A时，棒料直径d₀满足d₀²=（1-A）D₀²，棒料长度预算值l₀ʹ满足l₀ʹ=（L₀-L₁）/（1-A）+L₁；

步骤三：顶锻坯中间杆部截面设计

顶锻坯中间杆部截面为椭圆形，顶锻坯中间杆部截面的长半轴为L₄，短半轴即顶锻坯中间杆部厚度为L₃，其中L₃=D₁，L₄由椭圆面积S计算得到；由于压扁区伸长会导致截面积减小，根据顶锻坯中间杆部压扁的计算机模拟验证，S=B（d₀/2）²·π，当20mm≤d₀≤30mm时，常数B=75%~80%；由此计算出L₄=(75%~80%)（d₀/2）²/D₁；

步骤四：棒料长度l₀修定

根据步骤二计算得出的l₀ʹ未考虑步骤三中杆部压扁伸长量，需修定；根据模拟验证，当20mm≤d₀≤30mm时，20mm≤L₁≤40mm时，l₀= l₀ʹ-（1-B）L₁。

2.按照权利要求1所述的基于平锻机的多向顶锻坯设计方法，其特征在于，步骤三中，由于压扁部分的延长，其截面积小于棒料直径；通过计算机模拟估算其截面积减少量，进而获得长半轴尺寸。

3.按照权利要求1所述的基于平锻机的多向顶锻坯设计方法，其特征在于，冲头一、阴模一组成第一工步，冲头一伸至阴模一的一端开口内部，此工步完成棒料中部第一次压扁及一端镦粗，形成顶锻坯一；冲头二、阴模二组成第二工步，冲头二伸至阴模二的一端开口内部，此工步完成棒料中部第二次压扁及另一端镦粗，形成顶锻坯二。

4.按照权利要求3所述的基于平锻机的多向顶锻坯设计方法，其特征在于，为防止第一工步所产生的毛刺与第二工步阴模间的干涉，将顶锻模型腔设计为贯通结构。